Адсорбер что такое: Адсорбер в автомобиле, что это такое и для чего он нужен?

Содержание

Что такое адсорбер – Поделки для авто

Статья носит познавательный характер, и, возможно, содержит ошибки, рекомендуется автолюбителям с плохим представлением об адсорбере. Статья написана относительно простыми слова для лучшего восприятия

1) Что такое адсорбер

Часто путают аДсорбер или аБсорбер — правильно “аДсорбер”… Контейнер с активированным углем, чаще всего выглядит как бочонок (цилиндр) с подводящими и отводящими шлангами.

Начнем с определений:

Сорбция (от лат. sorbeo — поглощаю) — поглощение твёрдым телом либо жидкостью различных веществ из окружающей среды.
Адсорбция — накопление чего либо на поверхности сорбента.
Адсорбер (от лат. ad — на, при и sorbeo — поглощаю) — аппарат для поглощения поверхностным слоем твердого тела, называемого адсорбентом (активированным углём), растворенных или газообразных веществ (паров топлива), не сопровождающееся химической реакцией
Система улавливания паров бензина (EVAP — Evaporative Emission Control) предназначена для предотвращения утечки паров бензина в атмосферу.

2) Зачем он нужен?

Пары бензина, образующиеся в баке, поднимаются вверх, и через отверстие у горловины бака попадают сначала в сепаратор. Там они конденсируются и сливаются обратно в бак. Та их часть, которая не успевает превратиться в конденсат, через гравитационный клапан по паропроводу, попадают уже непосредственно в адсорбер, где и поглощаются активированным углем.

Это происходит тогда, когда двигатель не работает. С помощью электромагнитного клапана идёт переключение режимов работы системы улавливания паров бензина . При выключенном двигателе адсорбер сообщается с атмосферой (пары бензина попадают в адсорбер из бензобака) где происходит их поглощение.

При пуске двигателя контроллер системы впрыска подаёт управляющие импульсы на клапан, в результате чего происходит продувка сорбента. Пары бензина высасываются в ресивер и дожигаются в камере сгорания.

3) Евро-2 и Россия-83

Возникает вопрос почему на автомобилях с карбюраторами (Россия-83) нет адсорбера, а на автомобилях с системами впрыска и нормами Евро-2 он есть?

Сравним два автомобиля — ВАЗ 21083 и ВАЗ Приора, а именно систему питания:
ВАЗ 21083:

Через дренажный шланг(15) бак связан с сепаратором(19), улавливающим пары бензина. Конденсат из сепаратора сливается обратно в бак. Сепаратор сообщается с атмосферой через двухходовой клапан(21), препятствующий чрезмерному повышению или понижению давления в топливном баке. Заливная горловина соединена с баком резиновым бензостойким шлангом, закрепленным хомутами. Пробка герметична.

Т.е. при повышении или понижении давления в топливном баке пары бензина выбрасываются в атмосферу.

ВАЗ Приора:

Пары топлива, попавшие по трубке из бака в сепаратор(16), частично конденсируются в нем. Конденсат из сепаратора через трубку сливается обратно в бак. В верхней части сепаратора установлен гравитационный клапан, предотвращающий вытекание топлива из бака при опрокидывании автомобиля.

Пары топлива через гравитационный клапан сепаратора и соединенную с ним трубку накапливаются в адсорбере(1) при незаведенном двигателе. При заведенном двигателе и др. необходимых условия клапан(14) сообщает полость адсорбера с дроссельным узлом — и происходит продувка сорбента: пары бензина смешиваются с воздухом и отводятся через дроссельный узел во впускной трубопровод и далее в цилиндры двигателя.

Т.е. Пары топлива накапливаются в адсорбере, во время работы двигателя продуваются клапаном и попадают в рессивер, а после в сам двигатель на догорание.

Нормами Евро-2 запрещен контакт вентиляции бензобака с атмосферой, пары бензина должны собираться (адсорбироваться) и при продувке посылаться в цилиндры на дожиг. Нормами Россия-83 контакт вентиляции бензобака с атмосферой не был запрещен.

4) Плюсы и минусы адсорбера:

+ атмосфера не загрязняется лишними, вредными испарениями;
+ небольшая экономия топлива, пары бензина не испаряются, а сгорают в работе двигателя.
+ отсутсвие стойкого запаха бензина (спорно)
— занимает место в подкапотном простанстве
— неустойчивая работа двигателя на холостом ходу при неисправном адсорбере
— стоимость адсорбера

5) Почему некоторые автолюбители убирают адсорбер

Некоторые автолюбители убирают рабочий адсорбер с фразами: “мне он не нравится, выкину его”, “от него машина медленнее стала”, “расход с ним больше”, “бестолковая вещь” — на деле рабочий адсорбер не влияет на динамику, расход скорее сократится — вообщем вещь полезная. Другие убирает адсорбер когда он приходит в негодность, замену не делают из-за высокой стоимости адсорбера.

Убирается он просто: на шланг от сепаратора одевают фильтр тонкой очистки (пр. от карб. 2108), в таком случаем пары бензина уходят в атмосферу. Шланг от клапана перекрывают. Программу управления двигателя корректируют, иначе появится ошибка двигателя.

6) Адсорберы в иномарках (фото):

Mercedes

BMW

Volkswagen

Автор; Виталий Лапшин

Адсорбер что это такое, где используется адсорбер

Как только на дорогах появились автомобили с инжекторной системой подачи топлива, перед автомобильными конструкторами встала непростая задача, суть которой заключалась в улучшении экологических свойств двигателя. Результатом данной работы стало устройство, которое называется адсорбер. Он установлен на большинстве современных автомобилей, но водители до сих пор не знают, что это и для чего он предназначен.

Содержание

1 Что такое адсорбер
2 Как работает адсорбер
3 Неисправности адсорбера
4 Видео по теме
- 4. 1 Читайте так же

Что такое адсорбер

Данное устройство расположено под капотом автомобиля рядом с воздухозаборником. Само по себе оно напоминает емкость цилиндрической формы, чаще всего, окрашиваемая черным цветом. Сама «банка» адсорбера наполнена специальным углем, который предназначен для поглощения вредных веществ. Этот уголь предназначается для поглощения паров бензина с целью отделения углеводорода. Делается это для того, чтобы не допустить проникновения вредного вещества в атмосферу.

Уголь располагается внутри специальной пластины, которая преобразует механическую энергию в тепловую. Пластина изготовлена из полимерных материалов, а к ее составу предъявляются очень жесткие требования. Это связано с тем, что она играет очень важную роль, а значит, ее брак абсолютно недопустим.

Кроме того, корпус адсорбера нельзя подвергать механическим воздействиям. Необходимо знать, что его конструкция выполнена таким образом, что от целостности банки зависит качество работы устройства. Если нанести ей значительные повреждения, то она станет не герметичной, а значит, бессмысленной, поэтому к адсорберу нужно относиться как можно аккуратнее.

Как работает адсорбер

Вероятнее всего вы подумали, что адсорбер подключен к выхлопной системе. На самом деле это не так, он подключен к бензобаку и работает только в то время, когда двигатель выключен. Принцип действия при этом заключается следующий:

Бензин выделяет пары, которые особенно заметны летом. Так как они все время поднимаются вверх, то непременно попадают внутрь специального сепаратора, установленный внутри адсорбера.
Сепаратор наполняет большое количество паров, которые превращаются в жидкость, а значит, снова становятся обычным бензином и стекают обратно в бак, чтобы исключить напрасную трату топлива.
Если какая-то часть газообразного бензина не успела преобразовать в жидкое состояние, то она направляется к фильтрующему элементу, состоящему из угля и полимерной пластины. Здесь эти пары преобразуются.

Как только мотор запускается, срабатывает специальный клапан, который продувает адсорбер. Все содержащиеся там пары, отправляются в систему впуска и полностью сгорают в цилиндре. Это нужно для того, чтобы эффективно использовать все топливо, находящееся в системе.

В чем польза этого устройства? Прежде всего, сокращается количество вредных веществ, выходящих в атмосферу. Напомним, что пары бензина являются одними из них. Кроме того, происходит, хоть и незначительная, но все же, экономия топлива, что немало важно для любого водителя.

Неисправности адсорбера

Как и любое другое устройство, иногда адсорбер тоже может выйти из строя. Это связано с тем, что его фильтр не вечный и имеет свойство загрязняться. Однако тут необходимо учесть, что такое загрязнение может произойти не только после появления на корпусе небольшой трещины или отверстия, причиной которых являются механические повреждения или плавление.

Избыточное давление паров в баке, тоже может вывести адсорбер из строя.

Чтобы проверить его исправность, необходимо открыть крышку бензобака. Если появится сильное шипение, значит, давление слишком большое и адсорбер нуждается в замене. Кроме того, признаками этого могут быть существенные падения оборотов двигателя. В некоторых случаях мотор может вовсе заглохнуть без каких-либо причин. Поэтому диагностировать и вовремя меня адсорбер определенно надо.

Вот и все, что необходимо знать об этом небольшом устройстве. Теперь вы знаете, для чего он нужен вашему автомобилю.

Видео по теме

Поделиться с друзьями:

Что такое адсорбция? — Международное общество адсорбции

Что такое адсорбция? | Адсорбенты | Приложения

| Ссылки

Что такое адсорбция?

Использование твердых веществ для удаления веществ из газообразных или жидких растворов широко применялось с библейских времен. Этот процесс, известный как адсорбция , включает не более преимущественное выделение веществ из газообразной или жидкой фазы на поверхность твердого субстрата . С первых дней использования костяного угля для обесцвечивания сахарных растворов и других пищевых продуктов, до более позднего внедрения активированного угля для удаления нервно-паралитических газов с поля боя и до тысяч применений сегодня явление адсорбции стало полезным инструментом для очистки и разделение.

Явления адсорбции действуют в большинстве естественных физических, биологических и химических систем, а процессы адсорбции с использованием твердых веществ, таких как активированный уголь и синтетические смолы, широко используются в промышленности и для очистки воды и сточных вод.

Процесс адсорбции заключается в отделении вещества от одной фазы с последующим его накоплением или концентрированием на поверхности другой. Адсорбирующая фаза представляет собой адсорбент, а материал, сконцентрированный или адсорбированный на поверхности этой фазы, представляет собой адсорбат. Таким образом, адсорбция отличается от абсорбции, процесса, при котором материал, перенесенный из одной фазы в другую (например, жидкость), проникает во вторую фазу, образуя «раствор». Термин сорбция является общим выражением, охватывающим оба процесса.

Физическая адсорбция вызывается главным образом силами Ван-дер-Ваальса и электростатическими силами между молекулами адсорбата и атомами, составляющими поверхность адсорбента. Таким образом, адсорбенты характеризуются в первую очередь поверхностными свойствами, такими как площадь поверхности и полярность.

Большая удельная поверхность предпочтительна для обеспечения большой адсорбционной емкости, но создание большой площади внутренней поверхности в ограниченном объеме неизбежно приводит к появлению большого количества пор малого размера между адсорбционными поверхностями. Размер микропор определяет доступность молекул адсорбата к внутренней адсорбционной поверхности, поэтому распределение микропор по размерам является еще одним важным свойством, характеризующим адсорбционную способность адсорбентов. В частности, такие материалы, как цеолит и углеродные молекулярные сита, могут быть специально разработаны с точным распределением пор по размерам и, следовательно, настроены для конкретного разделения.

Полярность поверхности соответствует сродству с полярными веществами, такими как вода или спирты. Таким образом, полярные адсорбенты называются «гидрофильными», а алюмосиликаты, такие как цеолиты, пористый оксид алюминия, силикагель или алюмосиликат, являются примерами адсорбентов этого типа. С другой стороны, неполярные адсорбенты, как правило, «гидрофобны». Типичными неполярными адсорбентами являются углеродсодержащие адсорбенты, полимерные адсорбенты и силикалит. Эти адсорбенты имеют большее сродство к нефти или углеводородам, чем к воде.

Текст адаптирован из:
Слейко, Ф.Л., Адсорбционная технология , Марсель Деккер, Нью-Йорк, 1985. в ссылках ниже или через страницу ссылок.

Адсорбенты

Адсорбент – это разделяющий агент, используемый для выражения различий между молекулами в смеси: адсорбционное равновесие или кинетика.

Адсорбенты в основном представляют собой микропористые материалы с высокой удельной поверхностью (200 – 2000 м2/г)

Наиболее часто используемые:
Глинозем (сушка)
Силикагель (сушка)
Цеолитовые молекулярные сита (разделение газа и жидкости, сушка)
высокоспецифичный, одиночный размер пор
можно настроить: катионы + структура
Тип A или LTA
X и Y или FAUjasites
Морденит, другие природные цеолиты
Силикалиты или ZSMx (гидрофобные, углеродоподобные)
Заказные мезопористые материалы
MCM-41, MCM-48, …
Активный уголь (разделение газа и жидкости, защитные слои)
Углеродные молекулярные сита (узкое распределение пор)
Прочее: столбчатые глины)
смолы, полимеры (биологические, ионы, крупные молекулы)
углеродные нанотрубки

Репрезентативные коммерческие газофазные адсорбционные сепараторы

Газовые сепараторы (b)
Разделение (а)	Адсорбент
Нормальные парафины, изопарафины, ароматические соединения	Цеолит
N2/O2	Цеолит
О2/N2	Угольное молекулярное сито
CO, Ch5, CO2, N2, A, Nh4/h3	Цеолит, активированный уголь
Ацетон/вентиляционные потоки	Активированный уголь
C2h5/вентиляционные потоки	Активированный уголь
h3O/этанол	Цеолит
Очистка газа (с)
Разделение (а)	Адсорбент
H3O/содержащий олефин крекинг-газ, природный газ, воздух, синтез-газ и т. д.	Кремнезем, оксид алюминия, цеолит
CO2/C2h5, природный газ и т. д.	Цеолит
Органические вещества/вентиляционные потоки	Уголь активированный, прочие
Соединения серы/природный газ, водород, сжиженный нефтяной газ (СНГ) и т. д.	Цеолит
Растворители/воздух	Активированный уголь
Запахи/воздух	Активированный уголь
NOx/N2	Цеолит
SO2/вентиляционные потоки	Цеолит
Hg/хлор-щелочные газовые выбросы	Цеолит

a Адсорбаты перечислены первыми
b Концентрации адсорбатов около 10 мас. % или выше в корме
c Концентрация адсорбата в исходном материале обычно составляет менее примерно 3 мас. %.

Репрезентативные коммерческие жидкофазные адсорбционные сепараторы

Жидкостные сепараторы (b)
Разделение (а)	Адсорбент
Нормальные парафины/изопарафины, ароматические соединения	Цеолит
п-ксилол/о-ксилол, м-ксилол	Цеолит
Моющие олефины/парафины	Цеолит
смесь п-диэтилбензола/изомера	Цеолит
Фруктоза/глюкоза	Цеолит
Очистка жидкостей (с)
Разделение (а)	Адсорбент
h3O/органические соединения, кислородсодержащие органические соединения, хлорорганические соединения и т. д.	Кремнезем, оксид алюминия, цеолит
Органические вещества, окисленные органические вещества, хлорированные органические соединения и т. д./ч3О	Активированный уголь
Запах, вкус тела/питьевая вода	Активированный уголь
Соединения серы/органические соединения	Цеолит, прочие
Различные продукты ферментации/стоки ферментера	Активированный уголь
Обесцвечивание нефтяных фракций, сахарных сиропов, растительных масел и т. д.	Активированный уголь

а Адсорбаты указаны первыми
b Концентрация адсорбата около 10 мас. % или выше в сырье
c Концентрация адсорбата в сырье обычно составляет менее примерно 3 мас.%.

Адсорбция — Мягкая материя

Вернуться к темам.

Содержание

1 Что такое адсорбция?
2 Адсорбция снижает поверхностную энергию
3 Кулинарное применение
4 Пена
5 Изотерма адсорбции Гиббса
6 Адсорбция на границах раздела
7 Адсорбция на пузырьках
8 Адсорбция твердой поверхностью
9 Применение адсорбции
10 Промышленное применение: криосорбционная перекачка
11 Адсорбция вируса
12 Адсорбция на катализаторах
13 Адсорбция и десорбция воды с использованием цеолитов
14 Ключевое слово в ссылках:

Что такое адсорбция?

Адсорбция – это процесс, происходящий при скоплении газообразного или жидкого растворенного вещества на поверхности твердого тела или жидкости (адсорбент), образуя пленку из молекул или атомов (адсорбат). Он отличается от абсорбции, при которой вещество диффундирует в жидкость или твердое тело с образованием раствора. Термин сорбция охватывает оба процесса, тогда как десорбция является обратным процессом.

Адсорбция

Адсорбция присутствует во многих естественных физических, биологических и химических системах и широко используется в промышленности, например, при производстве активированного угля, синтетических смол и очистки воды. Адсорбция, ионный обмен и хроматография — сорбционные процессы, в которых определенные адсорбаты избирательно переносят из жидкой фазы на поверхность нерастворимых твердых частиц, взвешенных в сосуде или набитых в колонке.

Подобно поверхностному натяжению, адсорбция является следствием поверхностной энергии. В объемном материале все требования к связи (будь то ионная, ковалентная или металлическая) атомов, составляющих материал, выполняются другими атомами в материале. Однако атомы на поверхности адсорбента не полностью окружены другими атомами адсорбента и поэтому могут притягивать адсорбаты. Точная природа связи зависит от деталей вовлеченных частиц, но процесс адсорбции обычно классифицируется как физическая сорбция (характеристика слабых сил Ван-дер-Ваальса) или хемосорбция (характеристика ковалентной связи).

Адсорбция обычно описывается изотермами, то есть количеством адсорбата на адсорбенте в зависимости от его давления (если газ) или концентрации (если жидкость) при постоянной температуре. Адсорбированное количество почти всегда нормализуется по массе адсорбента, что позволяет сравнивать различные материалы.

Первая математическая подгонка изотермы была опубликована Фрейндлихом и Кюстером (1894 г.) и представляет собой чисто эмпирическую формулу для газообразных адсорбатов,

9{\frac{1}{n}}

где $x$ — адсорбированное количество, $m$ — масса адсорбента, $P$ — давление адсорбата и $k$ и $n$ — эмпирические константы для каждой пары адсорбент-адсорбат при данной температуре. Функция имеет асимптотический максимум при неограниченном увеличении давления. По мере повышения температуры константы $k$ и $n$ изменяются, отражая эмпирическое наблюдение о том, что адсорбированное количество растет медленнее и для насыщения поверхности требуются более высокие давления.

Адсорбция снижает поверхностную энергию

На границе раздела воздух/жидкость:	И интерфейс твердое/жидкое:

Снижает поверхностное натяжение.	Стабилизирует дисперсии.

Кулинарное применение

Майонез — классический пример эмульсии масла в воде. Говард МакГи подробно рассказывает о том, как приготовить эту известную приправу:
- Поверхностное натяжение воды делает очень благоприятным существование воды и нефти в различных фазах. Энергия в виде интенсивного перемешивания должна быть добавлена к смеси для создания дисперсии капель масла в воде. По порядку величины, 15 мл масла могут разделиться на 30 миллиардов капель в конечном продукте! При энергичном перемешивании вручную можно получить капли размером порядка 3 микрон, но гомогенизаторы промышленного класса могут производить капли размером менее одного микрона.
- Как описано в предыдущем разделе, этот процесс диспергирования капель можно облегчить при наличии поверхностно-активных веществ, также известных как эмульгаторы. В майонезе этой цели служит фосфолипидный лецитин в яйцах. Белки яичного желтка содержат отдельные гидрофобные и гидрофильные участки, что также эффективно. Традиционно используются теплые сырые яичные желтки, поскольку они более гибкие и могут течь легче, чем их охлажденные или приготовленные аналоги. Казеин в молоке и сливках также иногда используется в эмульсиях.
- Однако недостаточно просто создать капли: необходимо что-то, чтобы они не сливались в более крупные капли. В майонезе свою работу выполняют полимеры в семенах горчицы.
Шоколад представляет собой эмульсию частиц какао в масле какао. Начиная с 1930-х годов лецитин использовался для замены части какао-масла. Одна часть лецитина может смазывать столько же частиц какао, сколько 10 частей какао-масла. Из-за этой эффективности шоколад обычно содержит только от 0,3 до 0,5% лецитина на мой вес.
Виски часто можно подавать «со льдом» для усиления вкуса напитка, а не только для разбавления алкоголя. Когда лед тает и жидкость становится более полярной, длинноцепочечные эфиры и спирты образуют мицеллы, которые «маскируют» их вкус. С другой стороны, этанол становится более растворимым в воде по мере охлаждения жидкости, что приводит к разрушению существующих мицелл ароматических молекул. Для получения дополнительной информации см. сообщение в блоге на khymos.org.

Вернуться к темам.

Пена

Поверхностно-активные вещества снижают поверхностное натяжение. Это способствует более мелким дисперсиям. Но они также препятствуют слиянию диспергированных капель. Поверхности, покрытые поверхностно-активными веществами, отталкиваются друг от друга, и слияние капель также требует реорганизации поверхностно-активных веществ на поверхности. «Таким образом, две соседние капли, покрытые поверхностно-активным веществом, могут сливаться только в течение нескольких лет». Таким образом, такие эмульсии, как майонез или кольдкрем, могут иметь длительный срок хранения.

Пена — это просто дисперсия, в которой растворенным веществом является воздух. Пены можно получить либо перемешиванием, либо понижением давления газонасыщенного раствора. Раствор становится перенасыщенным газом и начинает пузыриться. Это то, что происходит с кремом для бритья или с пивными бутылками, когда их открывают. (Виттен, стр. 197)

Отличный эксперимент: Положите немного сухого льда в мыльную воду, и вы получите мыльные пузыри, поднимающиеся с поверхности!

http://en.wikipedia.org/wiki/Image:Foam_-_big.jpg

Вернуться к темам.

Изотерма адсорбции Гиббса

Вывод Гиббса дает связь между химическим потенциалом растворенного вещества в растворе, поверхностным натяжением границы раздела и избыточной концентрацией растворенного вещества на этой поверхности раздела. Интерфейс считается широким по сравнению с градиентами концентрации; рассчитывается избыточное количество молей, связанных с этой границей раздела, и выражается как поверхностная концентрация, моль на площадь:

Моррисон. Рис. 15.1

{\текст{-2}}

Дифференциал полной энергии:	$dU=TdS-pdV+\sigma dA+\sum{\mu _{i}dn_{i}}$
Интегрируя для получения полной энергии:	$U=TS-pV+\sigma A+\sum{\mu _{i}n_{i}}$
Взятие дифференциала дает соотношение Гиббса-Дюгема	$SdT-Vdp+Ad\sigma +\sum{n_{i}d\mu _{i}}=0$
Для двухкомпонентной системы:	$-d\sigma =\Gamma _{2}d\mu _{2}\simeq kT\Gamma _{2}d\ln c_{2}$

Вернуться к темам.

Адсорбция на границах раздела

Поверхность воздух-вода	Воздушно-масляная поверхность	Поверхность раздела нефть-вода

Сильная адсорбция, существенное снижение поверхностного натяжения.	Небольшая адсорбция, незначительное снижение поверхностного натяжения.	Сильная адсорбция, существенное снижение межфазного натяжения.

Вернуться к темам.

Адсорбция на пузырьках

Отношение наблюдаемой скорости всплытия пузырька к расчетной скорости Стокса в растворах различной концентрации

(а) полидиметилсилоксан в триметилолпропан-гептаноате;
(б) полидиметилсилоксан в минеральном масле;
(в) N-фенил-1-1-нафтиламин в триметилолпропан-гептаноате.

На каждом рисунке показан переход от режима Адамара к режиму Стокса.

Сузин и Росс, 1985

Сузин, Ю.; Росс, С. Замедление подъема пузырьков газа поверхностно-активными растворенными веществами в неводных растворах, J. Colloid Interface Sci. 1985 , 103 , 578 – 585.

Вернуться к темам.

Адсорбция твердой поверхностью

ПАВ должен растворяться в жидкости!

Поверхность раздела твердое тело-вода	Интерфейс твердого масла

Адсорбция обусловлена как сильным взаимодействием хвост/твердое тело, так и энтропией – гидрофобным эффектом .	Адсорбция обусловлена сильным взаимодействием головной группы и твердого вещества.

 Что произошло бы с этой конфигурацией, если бы вода и нефть чередовались на поверхности? Будут ли молекулы на поверхности просто переворачиваться?

Адсорбция поверхностно-активных веществ на твердых поверхностях находит широкое применение. Одним из них являются моющие средства, в которых частица грязи окружена адсорбированными молекулами поверхностно-активного вещества. Другим коммерческим применением является растворимость твердого материала, такого как частицы пигмента или латекса, в красках. Адсорбция частиц из раствора на твердой поверхности описывается уравнением адсорбции Ленгмюра. В равновесии скорость адсорбции равна скорости десорбции, следовательно:

$\frac{d\Theta}{dt} = k_ac(1-\Theta)$ для адсорбции

$\frac{d\Theta}{dt} = k_d\Theta$ для десорбции

Где $\Theta$ — покрытие поверхности, а c — концентрация поверхностно-активного вещества. $k_a$ и $k_d$ — скорости адсорбции и десорбции соответственно. Решение для $\Theta$ при равновесии дает: $\Theta = \frac{ \frac{k_a}{k_d} c}{1 + \frac{k_a}{k_d}c} = \frac{Kc}{1+Kc}$

Где $K=\frac{k_a}{k_d}$ является константой равновесия.

В пределе $K,c >> 1$ затем $\Theta \ приблизительно 1$ и поверхность насыщается ПАВ.

На пределе $c,K << 1$ , затем $\Theta \ приблизительно Kc$ и покрытие по-прежнему пропорционально концентрации.

[Информация адаптирована из IW Hamley, ‘Introduction to Soft Matter’, John Wiley & Sons editions, 2007 West Sussex England]

Адсорбционные применения

Адсорбенты чаще всего существуют в виде сферических стержней, гранул или монолитов с гидродинамическим диаметром порядка 1-10 мм. Их характеризуют высокая стойкость к истиранию, высокая термическая стабильность, а также малый диаметр пор. Все эти характеристики увеличивают открытую площадь поверхности, что обеспечивает более высокую способность поверхности к адсорбции. Кроме того, адсорбенты также должны иметь особую структуру, обеспечивающую быстрый перенос паров.

Адсорбенты в промышленности обычно подразделяются на три категории:

Кислородсодержащие соединения – гидрофильные и полярные (силикагель, цеолиты).
Соединения на основе углерода – гидрофобные и неполярные (активированный уголь, графит).
Соединения на полимерной основе — могут быть полярными или неполярными.

Вернуться к темам.

Промышленное применение: криосорбция Насос

Явление адсорбции очень важно в науке о вакууме, и это физика лежит в основе очень важного класса вакуумных насосов. В криосорбционном насосе (иногда его называют просто крионасосом) используются охлаждаемые поверхности, покрытые материалом, адсорбирующим определенный пар. Поскольку они не имеют движущихся частей и не требуют масла (только холодная поверхность), крионасосы представляют собой чистый, эффективный и простой способ достижения очень высокого вакуума.

В то время как плоская, гладкая поверхность подходит для крионакачки большинства газов, для крионакачки гелия требуется очень пористый материал. В современных крионасосах используются материалы с очень большой площадью поверхности и микропорами внутри; распространенными материалами являются активированный уголь (обычно сделанный из кокосового ореха, но также сделанный из дерева, побочных продуктов нефти или кости), пористые металлы, такие как медь, или твердый аргон.

Хорошо сконструированный крионасос, охлаждаемый до нескольких кельвинов, может перекачивать несколько литров гелия в секунду на квадратный сантиметр и имеет производительность в несколько торр-литров на квадратный сантиметр. Другими словами, адсорбирующие материалы могут содержать в несколько сотен раз больше своего собственного объема!

Крионасосы на основе кокосового угля и древесного угля широко используются в криогенных лабораториях и являются предпочтительными вакуумными насосами в термоядерных реакторах из-за их высокой скорости откачки и низкого загрязнения.

Вернуться к темам.

Адсорбция вируса

Адсорбция вируса.

Адсорбция является первой стадией цикла вирусной инфекции. Следующими этапами являются проникновение, снятие оболочки, синтез (при необходимости транскрипция и трансляция) и высвобождение. Цикл репликации вирусов одинаков, если не одинаков, для всех типов вирусов. Такие факторы, как транскрипция, могут понадобиться или не понадобиться, если вирус способен интегрировать свою геномную информацию в ядро клетки или если вирус может реплицироваться непосредственно в цитоплазме клетки.

Вернуться к темам.

Адсорбция на катализаторах

Адсорбция молекул на некоторых каталитических материалах может вызвать или ускорить определенные химические реакции. Зарзар и др. [1] представили использование многофотонной литографии (MPL) для создания произвольных микрошаблонов нанокристаллических катализаторов и продемонстрировали возможность катализировать химические реакции, а также контролировать поток химической продукции с помощью определенных микроокружений.

Адсорбция и десорбция воды с использованием цеолитов

Цеолиты представляют собой кристаллические алюмосиликаты полярной природы, которые имеют периодическую сеть пор и выделяют воду при высокой температуре. Их получают путем гидротермального синтеза алюмосиликата натрия (или аналогичного источника кремнезема) с последующим ионным обменом с катионом (Na+, Li+).

Как уже упоминалось, природные цеолиты обладают высокой полярностью и обладают свойством адсорбировать и десорбировать воду без нарушения ее кристаллической структуры. Эта способность делает их очень полезными в процессах сушки. Было обнаружено, что во многих промышленных и коммерческих применениях цеолиты очень эффективны для контроля уровня влажности. Они способны осушать воздух, удалять CO2 из природного газа, удалять CO из газа риформинга и т. д.

Кроме того, способность адсорбировать и десорбировать воду без изменения ее структуры в сочетании с высокой теплотой адсорбции делает цеолиты эффективными и эффективными накопителями тепловой энергии для последующего использования.

Разное